基于柔性凸轮系统的外骨骼膝关节驱动结构及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于柔性凸轮系统的外骨骼膝关节驱动结构及方法，驱动结构包括构成外骨骼膝关节结构的第一连接部和第二连接部；还包括驱动装置，驱动装置包括驱动器、偏心设于驱动器输出面的凸轮部、设于第二连接部上的第二导轮、绳索组件以及与绳索组件相连的弹性件，第二导轮的圆心到驱动器输出面的圆心的直线在驱动器输出面的圆周上存在两个点，驱动器带动凸轮部在两个点之间做单向圆周运动，弹性件产生拉力或压力助力外骨骼膝关节运动。本发明专利技术在整个步态周期内驱动器单向旋转实现膝关节助力，无需驱动器频繁变换旋转方向，可有效降低系统对驱动器的要求，而且通过弹性件实现膝关节助力，当系统与人体步态不一致时，人体膝关节仍可正常活动。

【技术实现步骤摘要】
基于柔性凸轮系统的外骨骼膝关节驱动结构及方法
本专利技术涉及可穿戴外骨骼
，尤其涉及基于柔性凸轮系统的外骨骼膝关节驱动结构及方法。
技术介绍
外骨骼原来指生物学中保护生物内部柔软器官的一种坚硬外部结构，而现在外骨骼机器人是指一类模仿人体运动状态、加强人体运动能力的、集仿生学与人机工效学的机械装置，穿戴于人体肢体外侧，可以提高人们在行走耐久性、负重能力等特定方面的能力。由于外骨骼机器人涉及人机工效学，这就要求其有较强适应性，不仅要适用不同体型穿戴者，同时也要对人体关节进行危险防护，防止穿戴过程中造成人体损伤。现有技术外骨骼机器人的柔性膝关节多是通过绳索结构驱动，例如膝关节电机和缠绕在膝关节电机上的钢丝绳索，传统的膝关节电机为双向旋转，其中涉及电机换向问题，因膝关节行走时角度变化较大，导致膝关节电机在快速行走时需要较高的响应速度，对电机要求较高。而且一旦系统与人体步态不一致便会影响人体膝关节正常活动，容易使人失去平衡造成危险。
技术实现思路
为了解决上述的技术问题，本专利技术的一个目的是提供一种基于柔性凸轮系统的外本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于柔性凸轮系统的外骨骼膝关节驱动结构，其特征在于，包括构成外骨骼膝关节结构的第一连接部和第二连接部；/n还包括驱动装置，所述驱动装置包括驱动器、偏心设于所述驱动器输出面上的凸轮部、设于第二连接部上的第二导轮、设于第二导轮上的绳索组件以及与绳索组件相连的弹性件，所述绳索组件包括第一绳索和第二绳索，所述第一绳索的一端连接第一连接部，第一绳索通过弹性件连接第二绳索，第二绳索连接凸轮部，第二导轮的圆心到驱动器输出面的圆心的直线在驱动器输出面的圆周上存在两个点，驱动器带动凸轮部在两个点之间做单向圆周运动，所述弹性件产生拉力或压力助力外骨骼膝关节运动。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于柔性凸轮系统的外骨骼膝关节驱动结构，其特征在于，包括构成外骨骼膝关节结构的第一连接部和第二连接部；
还包括驱动装置，所述驱动装置包括驱动器、偏心设于所述驱动器输出面上的凸轮部、设于第二连接部上的第二导轮、设于第二导轮上的绳索组件以及与绳索组件相连的弹性件，所述绳索组件包括第一绳索和第二绳索，所述第一绳索的一端连接第一连接部，第一绳索通过弹性件连接第二绳索，第二绳索连接凸轮部，第二导轮的圆心到驱动器输出面的圆心的直线在驱动器输出面的圆周上存在两个点，驱动器带动凸轮部在两个点之间做单向圆周运动，所述弹性件产生拉力或压力助力外骨骼膝关节运动。


2.如权利要求1所述的基于柔性凸轮系统的外骨骼膝关节驱动结构，其特征在于：还包括第一导轮，所述第二连接部在靠近第一连接部的位置设置有第一导轮，所述第二连接部在远离第一连接部的位置设置有第二导轮。


3.如权利要求2所述的基于柔性凸轮系统的外骨骼膝关节驱动结构，其特征在于：还包括拉力传感器，所述拉力传感器设于所述第一连接部上。


4.如权利要求1所述的基于柔性凸轮系统的外骨骼膝关节驱动结构，其特征在于：所述弹性件为弹簧，所述弹簧的一端连接第一绳索，所述第一绳索穿过第一导轮且第一绳索连接拉力传感器；所述弹簧的另一端连接第二绳索，所述第二绳索穿过第二导轮且第二绳索连接凸轮部。


5.如权利要求4所述的基于柔性凸轮系统的外骨骼膝关节驱动结构，其特征在于：所述凸轮部包括凸轮轴和出线轮，所述凸轮轴偏心设置于所述驱动器的输出面上，所述凸轮轴上可旋转的设置有出线轮，所述出线轮连接第二绳索。


6.如权利要求1所述的基于柔性凸轮系统的外骨骼膝关节驱动结构，其特征在于：还包括大腿杆、固定块、支撑架和连接件，所述大腿杆连接第二连接部，所述大腿杆上设置有固定块和支撑架，所述固定块上设置有第二导轮，所述支撑架上设置有驱动器，所述连接件包括连接片和销轴，第一连接部和第...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏巍，林西川，张海峰，岳春峰，
申请(专利权)人：江苏集萃微纳自动化系统与装备技术研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32